一种轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头制造技术

本发明专利技术公开了一种轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头，包括从物侧到靶面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中，第一透镜为凸面朝向物侧的负光焦度透镜；第二透镜为凸面朝向物侧的正光焦度透镜；第三透镜为凹面朝向物侧的正光焦度透镜；第四透镜为凹面朝向物侧的正光焦度透镜。本发明专利技术采用光学被动消热差技术，水平视场角达到140度，对角线视场角可以达到168.9

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头


[0001]本专利技术涉及一种轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头，属于广角镜头


技术介绍

[0002]目前红外镜头在商业和民用方面有很大得需求，红外成像技术已较广泛地应用在国防、工业、医疗、电力检测、智能家居等领域，具有较大的应用前景和市场价值。长波红外广角鱼眼镜头是一种视场角能达到或接近180度的特殊镜头。它是一种小焦距、大视场的镜头，一般为使镜头达到最大的视场角，这种镜头的前镜片一般为负光焦度，在森林防火监视、天空监控，地面巡逻，智能家居，机场、变电站监控等方面具有重要作用，在这些特殊场合温度变化范围大，导致光学系统靶面随温度偏移像质下降，有必要对光学系统采用消热差设计；但是市面上的鱼眼镜头在对角线视场的时候一般存在100％畸变，在这种情况下，由于均匀性的影响，边缘会比中心低很多的能量，除非探测能量非常高的物体，才会有一些图像。
[0003]CN 106547074 A公布了一种五片式红外鱼眼镜头，但没有涉及光学被动消热差技术；CN 208110150U公布的鱼眼长度非常长，不利于轻型物体载荷，同时非球面使用过多，非球面弯曲程度大，不利于加工，组装良率差。CN 115128774 A公布的鱼眼镜头，用了5片式设计，重量比较重，长度长，另外头片用了硫系材质，不利于在室外环境中使用，且使用了较贵的硒化锌材料，不利于民用发展。

技术实现思路

[0004]针对以上技术的缺陷，本专利技术公布了一种适用于640x512红外机芯的大幅面长波红外光学被动消热差鱼眼镜头，给出了一种大靶面长波红外鱼眼镜头光学被动消热差解决方案，适用于在森林防火监视、天空监控，地面巡逻，智能家居，机场、变电站监控等方面具有重要作用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头，包括从物侧到靶面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中，第一透镜为凸面朝向物侧的负光焦度透镜；第二透镜为凸面朝向物侧的正光焦度透镜；第三透镜为凹面朝向物侧的正光焦度透镜；第四透镜为凹面朝向物侧的正光焦度透镜。
[0007]为保证后工作距离BFL,本专利技术采用反摄远结构，满足如下关系式：
[0008]BFL/f
’
>2.45；
‑
3<f1
’
/f
’
<0；2<f5
’
/f
’
<4；
‑
10<f1
’
<
‑
5；15<f2
’
<20；70<f3
’
<75；10<f4
’
<15；
[0009]其中，BFL为后焦长，f1
’
是第一透镜的焦距；f2
’
是第二透镜的焦距；f3
’
是第三透镜的焦距；f4
’
是第四透镜的焦距；f5
’
为第二透镜、第三透镜和第四透镜的组合焦距；f
’
是镜头组合焦距。
[0010]为校正像差及消除温度变化的影响，采用锗与硫系玻璃材料配合，第一透镜采用高折射率锗，有利于校正像差，同时方便在前表面镀硬碳膜；其余三片采用具有较低折射率温度变化系数dn/dT的硫系玻璃，用于消除温度变化对像质的不利影响。
[0011]上述镜头，适用于640x512
‑
17um红外机芯，是一种轻量化无人机大幅面长波红外光学被动消热差广角鱼眼镜头。
[0012]上述镜头，适用于森林防火监视、公安、边防警戒等温度变化范围较大的场合，特别是要求质量轻的高空作业无人机观测。
[0013]为了兼顾小型化和成像质量，上述第一透镜的中心厚度为2
±
0.002mm；第二透镜的中心厚度为2
±
0.002mm；第三透镜的中心厚度为2.5
±
0.002mm；第四透镜的中心厚度为3.7
±
0.002mm。第一透镜和第二透镜之间的中心间隔为13.533
±
0.002mm；第二透镜和第三透镜之间的中心间隔为0.469
±
0.002mm；第三透镜和第四透镜之间的中心间隔为5
±
0.002mm。
[0014]为了提高成像质量，上述第一透镜物侧面为球面，第一透镜像侧面为球面；第二透镜物侧面为非球面，第二透镜像侧面为球面；第三透镜物侧面为非球面，第三透镜像侧面为衍射面；第四透镜物侧面为非球面，第四透镜像侧面为非球面。
[0015]为了进一步提高成像质量，第一透镜物侧面的曲率半径为
‑
1.39
±
0.002mm，第一透镜像侧面的曲率半径为
‑
0.84
±
0.002mm；第二透镜物侧面的曲率半径为1.28
±
0.002mm，第二透镜像侧面的曲率半径为4.23
±
0.002mm；第三透镜物侧面的曲率半径为
‑
0.26
±
0.002mm，第三透镜像侧面的曲率半径为
‑
0.26
±
0.002mm；第四透镜物侧面的曲率半径为
‑
3.17
±
0.002mm，第四透镜像侧面的曲率半径为1.24
±
0.002mm。
[0016]上述镜头适用波段8
‑
14um，光学系统的F数等于1.2，水平视场角140
°
，对角线视场角168.9
°
，温度变化范围
‑
40
°
～+80
°
。
[0017]本专利技术未提及的技术均参照现有技术。
[0018]本专利技术轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头，具备以下有益效果：
[0019]1)采用光学被动消热差技术，水平视场角达到140度，对角线视场角可以达到168.9
°
，温度变化范围
‑
40
°
～+80
°
，适用于在森林防火监视、天空监控，地面巡逻，智能家居，机场、变电站监控等方面；
[0020]2)成像幅面大，可用于640机芯，像面可达17um，光学系统通光量大；
[0021]3)系统F数为1.2，整体光学镜片的口径小，能最大程度上节约成本；
[0022]4)第一片采用锗，方便镀硬碳膜；后三片使用硫系玻璃，在材料成本上具有明显的优势，大批量生产时可以进行精密模压，可降低加工成本，能有效降低成本和提高光学元件的一致性；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头，其特征在于：包括从物侧到靶面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中，第一透镜为凸面朝向物侧的负光焦度透镜；第二透镜为凸面朝向物侧的正光焦度透镜；第三透镜为凹面朝向物侧的正光焦度透镜；第四透镜为凹面朝向物侧的正光焦度透镜。2.如权利要求1所述的轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头，其特征在于：满足如下关系式：BFL/f
’
>2.45；
‑
3<f1
’
/f
’
<0；2<f5
’
/f
’
<4；
‑
10<f1
’
<
‑
5；15<f2
’
<20；70<f3
’
<75；10<f4
’
<15；其中，BFL为后焦长，f1
’
是第一透镜的焦距；f2
’
是第二透镜的焦距；f3
’
是第三透镜的焦距；f4
’
是第四透镜的焦距；f5
’
为第二透镜、第三透镜和第四透镜的组合焦距；f
’
是镜头组合焦距。3.如权利要求1或2所述的轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头，其特征在于：第一透镜所用材料为锗；第二透镜、第三透镜和第四透镜所用材料均为硫系玻璃。4.如权利要求1或2所述的轻量化飞行载荷大幅面消热差广角镜头，其特征在于：第一透镜的中心厚度为2
±
0.002mm；第二透镜的中心厚度为2
±
0.002mm；第三透镜的中心厚度为2.5
±
0.002mm；第四透镜的中心厚度为3.7
±

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭东，吴玉堂，王国力，刘建芬，王劲，
申请(专利权)人：南京波长光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：